Именно это многообразие и большая скорость движения молекул и атомов позволяет им с огромной частотой соударяться друг с другом; при этом высока степень вероятности того, что произойдет их состыковка в более крупные частицы (молекулы) в зависимости от количества и расположения "стыковочных узлов", с учетом необходимости достаточно высокой концентрации атомов и молекул в определенном участке.

Значит, весь окружающий нас мир состоит из постоянно двигающихся атомов и молекул. Но в чем же принципиальное различие органической - живой - материи от неорганической - неживой - на атомно-молекулярном уровне?

9

Рис. 2. Относительное количество (% к общему числу атомов) химических элементов, обнаруженных в земной коре (неживой мир) по сравнению с количеством тех же элементов в мягких тканях живых организмов

Первое отличие заключается в количественном соотношении веществ, что можно видеть на рис. 2. Если в неживой природе количественно преобладают кислород (48 %) и кремний (28 %), то в живой -водород (49 %), углерод (24 %) и кислород (24 %). Известно, что, например, в биологической клетке человеческого организма содержится более чем по 1014 атомов водорода и кислорода, по 1012-1014 атомов углерода и азота, по 1010-1012 атомов кремния, фосфора, натрия, калия, магния, кальция и хлора, по 108-1010 атомов цинка, лития, рубидия, меди, марганца, алюминия, железа, брома, по 106-108 атомов олова, титана, молибдена, кобальта, йода, свинца, серебра, бора, стронция, никеля, ванадия, скандия, кадмия, хрома, селена, по 104-106 атомов урана, рту-

10

ти, бериллия и по 102-104 атомов еще сорока элементов таблицы Менделеева, т.е. в нас самих есть все элементы, из которых состоит окружающий нас мир, и мы - часть этого мира.

Второе отличие заключается в том, что неорганические молекулы образуют твердые кристаллы с правильными кристаллографическими очертаниями, тогда как органические молекулы представляют собой обычно длинные цепочечные агрегаты из десятков, сотен, тысяч и даже миллионов атомов, которые сворачиваются в виде клубков, змеек, спиралей и являются, таким образом, тоже своеобразной разновидностью кристаллов, от физико-химических свойств которых зависит существование органического мира. Рассмотрим эти особенности подробнее сначала для неорганической природы.

Из учебников минералогии известно, что в неорганическом мире атомы и ионы (т.е. положительно или отрицательно заряженные атомы), создавая кристаллическую решетку, попадают в окружение других ионов противоположного знака (катионов и анионов), притягивающихся друг к другу. Причем размер отрицательно заряженных анионов обычно гораздо больше, чем положительных катионов, так как анионы присоединили к своей внешней оболочке дополнительные валентные электроны, отняв их от катионов. В целом анионы и катионы разных элементов рассматриваются как упругие несжимаемые шарики, имеющие разные диаметры для различных веществ. Одним из необходимых условий устойчивости кристаллической решетки минералов является максимально плотная упаковка ионов разного диаметра, так, чтобы шары-атомы верхнего слоя попали в лунки между шарами-атомами нижнего по принципу плотнейшей кубической или гексагональной упаковки, образуя предельно минимальное свободное пространство и соприкасаясь друг с другом (рис. 3). Такая упаковка складывается самопроизвольно в процессе роста кристаллов в зависимости от размеров ионов.